用 ESP32、双舵机、SSD1306 OLED 和 MP3 模块做一只会自己关开关的马里奥问号砖。本文按备料、打印、焊接接线、九步装配、固件烧录和音频导入展开配合项目原图说明关键操作再讲清表情素材与音效数量的修改条件。鸿尘客 Honchic · 机器人开发 · 2024-04-22有些开关是用来开灯的有些开关是用来开机的。这个开关比较特殊拨上去以后盒子会伸出一根杆把它拨回来。你负责打开它负责关闭。分工明确合作为零。这就是无聊盒子 Boring Box。给它套上马里奥问号砖的外壳熟悉的游戏道具就变成了桌上一只不太配合的盒子。问号仍然挂在外面里面等着你的却不是金币而是一场“我偏要关掉”的小动作。接下来沿着实际制作顺序把备料、打印、焊接、接线、装配、烧录和素材整理走一遍。先把这只盒子装起来再考虑给它换台词、换表情比较容易知道每一步在解决什么问题。先分清复刻路线再整理资料盒子里有两只舵机一只负责翻盖另一只带着无聊杆去拨开关。两套机构各管一件事配合 PCB、OLED 和 MP3 模块组成这只问号砖。目前资料包保留了可供烧录的bootloader.bin、partition-table.bin和firmware.bin。装出盒子、烧录现成程序是现在可以沿着资料操作的路线。完整的Boring_box主固件工程暂未包含在当前仓库中如果要改舵机动作、显示内容或选曲数量需要先补齐主工程和构建环境。资料可以按下面几处查找DIY_Boring_Box/ ├── 01_UI设计/ │ ├── GIF/ 开机动画、随机动画及逐帧素材 │ ├── 舔狗表情/ PNG 表情素材 │ └── 音效集/ 01—04 文件夹、上传说明和模块手册 ├── 02_三维模型/ │ ├── 3D打印/ STEP、竹子参数参考.3mf、打印清单.xlsx │ ├── 外购/ 配件参考模型 │ └── *.SLDPRT、*.SLDASM 零件与装配模型 ├── 03_采购清单/ │ ├── BOM.xls PCB 元件型号、位号和封装 │ └── 采购清单.xlsx 五金、配件、工具与转换线 ├── 04_firmware/ │ └── 模块数据手册/ 模组手册和独立 MP3 模块示例 └── 05_固件烧录/ ├── firmware_bin/ 三个现成固件文件 ├── flash_download_tool_3.9.6_0.zip └── 烧录必看.docx04_firmware下的模块示例适合配合模块手册学习不能直接当作整盒主程序编译。打印目录提供的是 STEP 模型和.3mf参考工程需要 STL 时可从模型软件导出后再切片。把电子件、五金和转换线备齐先打开两份采购表BOM.xls管 PCB 上的元件采购清单.xlsx管外购配件、五金和线材。焊接电路板时按位号与封装核对购买外壳配件时按下面的规格准备。电子件与外购配件配件采购资料中的规格制作时要核对的地方主控ESP32-WROOM-32E4MB FlashBOM 完整型号为 ESP32-WROOM-32E-N4对照 U1 位号与模组封装舵机两只 MG90S 金属齿舵机采购标称 180°舵机尺寸、舵盘与打印件的配合OLED0.96 英寸、4 针、蓝色显示SSD1306采购款未焊排针驱动芯片、四针定义及排针焊接MP3 模块模块及配套 PH2.0 端子线公对公模块接口与配套连接线电池103450 单节锂电池电池尺寸、接头与极性纽子开关MTS-102三脚两档开关尺寸与接线端子原教程的配件图以 SG90 舵机作示意并注明可以使用其他舵机采购清单列的是两只 MG90S。上面的备料表沿采购清单整理更换型号时要核对尺寸、舵盘和机构行程。OLED 则要核对SSD1306芯片不能只看“0.96 英寸、四根线”就当作同一种屏幕换成其他驱动芯片需要移植相应代码。五金规格与数量下面保留采购清单里的数量和用途尤其要分清平头、沉头以及不同长度五金件规格数量用途螺母M24固定舵机销轴φ22翻盖转轴平头螺钉M2 × 74固定舵机平头螺钉M3 × 102翻盖转轴杆连接沉头螺钉M3 × 144固定底座平头螺钉M3 × 127固定电池、PCB平头螺钉M4 × 82固定 MP3 模块转换线与工具项目采购规格用途OLED 屏幕线PH2.0 4P 转杜邦 2.54 单针20cm采购规格为 5 条装板载 PH2.0 接口转接 OLED舵机线3P、1.25mm 公头转舵机母头清单列两条板载 1.25mm 接口转接两只舵机纽子开关线1.25mm 公头、2P、20cm采购规格为 10 条装板载接口转接到开关焊接端迷你棘轮扳手批头款配 10 个批头、加磁器和收纳袋盒子内部的螺钉装配胶枪参考采购规格为 40W配 15 根胶棒OLED 热熔胶固定准备配件时可以对照原教程的这张实拍理好两只舵机、OLED 屏幕、纽子开关和转换线MP3 模块与电池另按清单准备。图中的舵机型号以 SG90 作示意备料仍按上面的采购规格核对。这里的“5 条装”“10 条装”是购买包装规格不是每只盒子的用线数量。MP3 模块还要备好采购款随附的端子线连接电脑烧录则需要能传输数据的 Micro USB 线。焊接另备烙铁、焊锡、助焊剂和镊子检查线路可用万用表。五金按型号分开放接下来拧螺钉时就不用临时测哪一根更长。打印外壳先试配再固定02_三维模型/3D打印中的 STEP 文件对应下面这些零件打印件数量主体1底座1盖子1电池盖板1开盖杆1开盖杆 B1无聊杆1键帽16问号3小问号1先检查模型是否齐全再打开竹子参数参考.3mf查看参考工程。使用时核对打印机与切片设置是否适合自己的设备按实际设备调整配置打印后试配孔位和连接件。工程中保留了两张打印板预览先看主要结构件再看问号和圆点装饰件部分结构采用打印出来的内置螺纹打印精度会影响装配。螺钉、舵机和连杆正式固定之前先检查螺纹、孔位、舵机安装空间和盖子转轴。不要一路拧到底才发现某个孔位不合适。先把主体、盖子和两套连杆的活动空间确认好再处理外侧的小件。开盖杆能不能顺畅带动盖子无聊杆能不能碰到开关收回时会不会顶住外壳都比一次把装饰件贴齐更值得先检查。焊接 PCB逐一核对配件接口拿到对应的 PCB 与元件后先对照BOM.xls的型号、位号和封装检查备料。除了 ESP32 模组表中还列有 CH340X、AMS1117-3.3、TP4056、Micro USB 座以及电阻、电容和各类连接器。焊接时跟着位号走具体方向与连线以电路资料为准。先认清 PCB 两面的接口先看主控与电源这一面。下表的上、下、左、右都按这张图来读翻面后方位会改变实际接线时以接口丝印识别。图中位置标注或部件用途上方偏右Micro USB连接电脑充电、烧录 ESP32 固件右侧滑动电源开关控制盒子电源底部POWER电池接口底部SW纽子开关接口左侧MCU 复位按键复位主控ESP32 模组右侧LED 充电指示图中标注的充电指示位置滑动电源开关和纽子开关是两件事。前者位于 PCB 上用来控制电源后者接到SW是你拨动后让盒子作出回应的触发开关。再看外设接口这一面先按OELD、PWM1、PWM2、MP3四处标注找接口图中位置丝印对应配件上方OELD原图拼写OLED 显示屏接口右侧上方PWM1翻盖舵机右侧下方PWM2无聊杆舵机也就是负责拨开关的舵机底部MP3MP3 音频模块两只舵机先按用途区分再分别接到PWM1和PWM2。插线前还要对照电路资料确认针脚定义、极性和插头方向接口位置对了并不代表每根线已经接对。焊接与配件接线可以按下面的顺序完成这一阶段断开电池和 USB核对元件。对照 BOM 检查阻值、容值、芯片型号和封装有方向要求的元件按电路与封装标记安装。完成 PCB 焊接并检查焊点。检查有无连锡、漏焊和连接器方向错误需要检查电路时先使用万用表不直接靠通电碰运气。处理 OLED 排针与开关线。采购表中的 OLED 未焊排针先完成四针焊接纽子开关使用清单中的两芯转接线实际接到哪两个端子按接线资料核对。逐项连接配件。OLED 屏幕对应OELD翻盖舵机对应PWM1无聊杆舵机对应PWM2音频模块对应MP3纽子开关对应SW电池对应POWER。核对定义后再插接与装配。板载接口较多要把“插头能够插进去”和“电气定义对应”分开检查。四线 OLED 转接线、两条舵机转接线和开关线的用途不同具体引脚与方向按这块 PCB 的接线资料核对不靠线色猜接法。独立模块示例中的开发板接线也需要先核对后再用于自己的电路。OLED 怎么固定原装配方案在盒子内部使用热熔胶固定 OLED。先确认屏幕的位置和接线再固定模块给线材留出机构活动所需的空间。如果希望改成开孔固定需要修改对应的外壳模型再重新打印。改变固定方式属于模型修改更换显示芯片则属于驱动修改。两件事分开处理避免外壳装好了才发现屏幕无法被原程序驱动。按原九步装配把内部位置留出来盒子主要采用内部固定方式。先看半透明外壳的内部结构渲染理解电池、舵机、连杆和底座上的模块如何放在一起再开始装配。装配时照下面的顺序走前面的部件会占据后续走线和拧螺钉的空间顺序别急着省略。1. 固定电池先把电池放到对应位置装好电池固定结构整理引线。电池与 PCB 共用采购清单中的 M3 × 12 平头螺钉规格具体分配按装配模型确认。2. 固定纽子开关把 MTS-102 安装到对应位置检查拨杆是否能正常切换。此时先看无聊杆伸出后的接触位置接线端和引线也要给后面的舵机留出空间。3. 固定无聊舵机安装负责拨开关的舵机再试配舵盘和无聊杆。两只舵机的固定件合计为四个 M2 螺母和四个 M2 × 7 平头螺钉。先确认机构位置再最终拧紧。4. 固定翻盖舵机安装负责翻盖的另一只舵机试配开盖杆和开盖杆 B。检查连杆与外壳的配合先保留调整空间不用拧紧螺钉去强行修正位置。5. PCB 接线再次逐项核对配件接口翻盖舵机接PWM1无聊杆舵机接PWM2纽子开关接SW电池接POWER屏幕和音频模块分别接OELD、MP3。整理线路避免盖子和无聊杆活动时碰到或拉扯线材。6. 在底座固定 MP3 模块按模块模型和底座位置安装 MP3 模块采购清单对应的是两颗 M4 × 8 平头螺钉。确认模块连接线可以接入再固定模块。7. 在底座固定 PCB安装 PCB固定规格为 M3 × 12 平头螺钉。电池和 PCB 共计需要七颗这一规格的螺钉按实际装配位置分配不把这七颗全算到 PCB 上。8. 固定底座检查内部部件固定与走线再用四颗 M3 × 14 沉头螺钉固定底座。封上之前确认线材没有被压在接合处需要调整接口时此时更容易处理。9. 连接翻盖装好盖子与翻盖机构翻盖转轴使用两根 φ2 销轴转轴杆连接采用两颗 M3 × 10 平头螺钉。最后检查盖子的行程以及无聊杆伸出、收回时的活动空间。每完成一套机构就检查一次配合。硬件卡住的时候多写两个延时通常只是让它晚一点卡住先让盖子和杆能够自由活动再看程序怎么安排动作。烧录现成固件把盒子叫醒资料里的烧录步骤使用Windows 版 ESP32 Download Tool附带工具包为flash_download_tool_3.9.6_0.zip。先解压工具安装 CH340 串口驱动连接电脑后确认能识别板子的实际 COM 口。烧录文件在05_固件烧录/firmware_bin三个文件都要选中并分别填写地址固件文件烧录地址bootloader.bin0x1000partition-table.bin0x8000firmware.bin0x10000接下来按原烧录截图配置选择三个文件勾选三行。SPI SPEED 选择40MHz。SPI MODE 选择DIO。勾选DoNotChgBin。COM 选择当前电脑识别到的端口BAUD 先使用115200。截图中的 COM11 是当时的端口编号不需要照抄。开始下载前同时接上电池和 Micro USB。项目烧录说明明确指出只接 Micro USB 不会经稳压部分给 MCU 正常供电所以不要省略电池连接。按说明使用板载自动下载功能无需另行手动配置下载控制引脚点击 START 开始烧录。出现失败时先核对 COM 口、三个文件勾选与地址、双电源连接和 Flash 参数再降低波特率重试。三个文件各有自己的位置启动程序、分区表和应用分别写到对应地址。更换 USB 端口、电脑或线材之后先重新确认 COM 口再启动下一次下载。直连 MP3 模块把音效复制进去音频导入和 ESP32 固件烧录是两个操作。项目的音频说明使用直连 MP3 模块、复制粘贴音频文件的方式音频不是通过上面的三个.bin文件导入。随附模块资料展示的是带 Micro USB 接口的音频模块并说明通过 USB 存储方式更新音频。这里的“直连”指连接MP3 模块自身的 USB选购模块时也要核对它是否提供这一接口和导入方式。操作时可以这样整理在电脑上打开01_UI设计/音效集先备份原有文件。用 MP3 模块自身的 Micro USB 接口连接电脑按照模块资料进入可复制文件的存储区。日常音效放入03文件夹惊喜音效放入02文件夹。替换原音效时按原有文件名编号整理新文件再复制粘贴到对应目录。复制完成后核对目录与文件名再按装配方式连接模块进行试听。现有03日常音效从001xxx.mp3编到082xxx.mp302惊喜音效有001xxx.mp3到007xxx.mp3还存放着长112.mp3、长126.mp3两个未按这套编号命名的文件。目录里有九个文件不代表程序就会随机选到九个编号。保持现成firmware.bin时优先保留原有02、03目录和编号用新音频替换对应编号的原文件。试听时留意音频开头的空白、音量与长度一句简短回应往往比一大段台词更容易接上开盖、关开关的节奏。增加音效数量为什么还要改程序原音效说明给出了下面这段播放逻辑playFileNumber(2, random_count)调用惊喜音效目录playFileNumber(3, random_count)调用日常音效目录。程序里的选曲范围也要和文件编号匹配音效组说明中的现有范围对应编号扩充示例02惊喜音效random(1, 8)1—7连续编号扩充到 50 时改成random(1, 51)03日常音效random(1, 83)1—82连续编号扩充到 100 时改成random(1, 101)Arduino 的random(min, max)不包含上界。例如编号为 1—50 时选曲语句写成uint8_trandom_countrandom(1,51);这只是修改范围的示例。要让盒子使用新的选曲范围需要在完整主工程中修改、重新构建再烧录新程序只复制更多文件到 MP3 模块不会自动改变固件里的范围。当前资料中的独立 MP3 示例和模块手册可以帮助理解调用方法整盒程序的修改仍要等主工程补齐。惊喜音效的说明截图使用动作计数、取模和变化的间隔不能简单当作“每隔固定 10—15 次必定播放”。先把文件、目录和编号对齐再调整策略会更容易判断问题出在音频还是程序。OLED 素材先选好改显示还需要主工程01_UI设计不只有音频也保留了一个开机 GIF、26 个随机表情 GIF、对应的逐帧图片以及 80 张静态表情 PNG。这些素材可以先在电脑上查看挑选想用于屏幕的内容。下面是开机素材的第一帧。它是项目现成的 PNG 帧先用它检查构图再对照同目录里的完整 GIF 查看动画。随机动画也保留了对应的逐帧图片。这里各选一张首帧原 GIF 与逐帧 PNG 可以对照查看这些是图像素材预览实际显示要经过屏幕适配。随机 GIF 2 的第一帧随机 GIF 6 的第一帧静态表情放在舔狗表情目录可以从中挑选内容。比如下面这四张就能先组成一套情绪变化的素材微笑与皱眉爱心眼与睡眠第二行分别是皱眉与睡眠表情。它们都是原始素材接入 OLED 时要按实际屏幕分辨率缩放进行单色处理并适配主工程的图像接口。整理显示素材时按下面的顺序准备先看素材。动画先看完整 GIF静态表情看原 PNG挑选内容时留意画面是否适合小尺寸屏幕。再整理帧。GIF 对应的逐帧目录可用于查看和调整动画顺序保留自己的素材副本避免覆盖原文件。确认目标屏幕。这套项目按 SSD1306 屏幕准备改用其他驱动芯片先移植驱动再处理显示内容。在主工程中接入。图像需要按显示驱动使用的格式接入代码动画还要配合帧序与播放逻辑最终重新构建并烧录。现成.bin固件里的显示内容不能通过把 PNG 或 GIF 复制到 MP3 模块来更换。主工程尚未包含在当前仓库时可以先整理素材、制作自己的动画版本实际接入与重新烧录需要等主工程和显示代码齐备后完成。分阶段检查比一次装完再猜更省事可以把检查分成三轮装配时检查机构与接线下载时检查驱动与参数运行时再看开关、动作、显示和声音。某一步出现问题就回到对应阶段找原因。遇到的情况优先检查电脑找不到 COM 口CH340 驱动、Micro USB 数据线、连接状态以及当前电脑识别到的端口固件下载失败电池和 USB 是否同时接入三个文件是否勾选地址与 40MHz/DIO/DoNotChgBin 参数再降低波特率盖子或无聊杆活动受阻舵机、舵盘、连杆与外壳配合转轴位置以及是否有线材挡住机构OLED 没有正常显示是否为 SSD1306排针焊接、四针接口对应与连接方向其他芯片需要驱动移植音频没有按预期播放MP3 模块接口、02/03目录、文件编号与现成程序的选曲范围新增音频一直没有选到文件编号是否超出了固件中的范围范围变化需要修改完整主程序并重新烧录把每个阶段先做对再进入下一个阶段。这只盒子真正的乐趣是让打印件、电路和程序一起完成一件看得见的小事。换完音效、调好机构再拨一下开关你把它打开它认真地关掉。问号砖还是那块问号砖只是这一次里面装着你亲手做出来的“不配合”。鸿尘客 Honchic · 把脑洞焊到电路板上